基于MODIS影像的武汉景观格局分析

□ 刘成龙

（中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西 太原 030000）

0.概述

景观生态学是一门新兴的交叉学科，主要研究空间格局和生态过程的相互作用及尺度效应[1]。城市化是社会发展的一种必然趋势。城市化深刻改变着一个地区的自然景观，影响城市的生态学过程，进而改变整个景观格局[2]。20世纪80年代以来，迅速发展的遥感技术成为景观生态学研究的重要技术支撑手段，极大地促进了景观结构、格局及动态定量化研究的开展[3]。本文以武汉为例，以时间间隔为2年的遥感影像为基础，用景观生态学的原理与方法对两幅影像所提取出来的景观指标进行比对，可以从时间、空间上了解这个城市景观构造和功能，从而发现其中的变化和发展趋势。以此为基点，可以为城市如何在人与自然和谐相处下快速高效发展提供依据。

1.研究区简介

武汉的地理位置在中国的中部，为湖北省省会，是湖北的政治、经济、文化中心。全市的总占地面积是9494Km2，是中国最重要的水陆空交通枢纽，地理位置极其优越。武汉也是长江流域的金融中心。武汉的快速发展对中国有着极其重要的作用。

2.研究方法

实验数据选用了2014年和2016年的两幅3-7波段，分辨率为500m的MODIS影像。同时还用武汉市的土地利用现状图及1∶50000地形图作为辅助数据。通过地形图对两幅MODIS影像进行了几何校正。

耕地、林地、水域、城市工矿居民用地、草地和未利用地6种地类作为此次试验的景观类型。并以这6种景观生态类型为基准对两幅MODIS影像利用ERDASIMAGINE软件通过监督分类的方法进行数据处理，具体流程（如图1所示）。

图1 遥感图像监督分类流程图

景观格局分析主要通过景观斑块和类型之间的相互关系，反映景观水平的结构特征，通过景观格局的研究可以在无序的斑块镶嵌组合中发现规律性，探讨景观整体性、综合性和异质性的科学有效方法[4]。本研究用影像处理软件ERDAS IMAGINE，以监督分类的方法处理武汉市2014年和2016年两幅MODIS影像，然后得到两个年份的景观分类图，并把两幅图导入FRAGSTATS软件。在FRAGSTATS中可以计算三个水平上的景观指数：斑块水平指数、类型水平指数和景观水平指数[5]。利用景观格局软件FRAGSTATS3.3分别计算武汉市2014年和2016年的景观格局指数（如表1所示）。

表1 2014年和2016年景观指数对比数据

3.分析结果

3.1 耕地

从数据看出，耕地占地的比重在逐渐下降，斑块数在增大，景观形状指数在变大，这可能是由于城市开发过程中用地性质发生改变，原来连接在一起的比较大的图斑正变得分散。城市的快速发展离不开稳定的粮食物资支持，一定要保持耕地面积。

3.2 林地

从指数上来看，两年间变化很大，减少了接近百分之50的面积，这表明了武汉要加强环境保护的投入。

3.3 城乡工矿居民用地

这个景观要素总面积在两年间不断提高，斑块数、斑块密度在增加，景观形状指数在减小。说明城市的不断发展使居民用地在逐渐增大，这是城市化进程的必然结果。

3.4 水域

水域的斑块总面积和景观百分比在两年里都是排在第一位，说明水域是研究区的优势景观。景观形状指数在变大，说明水体的形状正变得不规则。

3.5 草地

草地的面积在两年间增加了近56%，景观百分比增加了3.0747%，斑块数却减少了445，形状指数由31.7442减少到21.4348，说明它的形状趋于规则，破碎度在减小，聚集度在增大。

3.6 未利用地

两年间，未利用地的总面积和景观百分比在不断地下降，说明未利用地的优势度在减小。同时，景观形状指数减少了近51%，这与城市规划有关，说明在未利用地的利用方面有一定成效。

4.问题分析及建议

4.1 关注生态环境

武汉市无论是从占地面积还是从经济效益来看，城市工矿居民用地都占有很大比重。它主要是用于发展工业，而工业的繁荣势必影响到武汉市的生态环境。

4.2 防止农田流失

武汉市的人口为740万，全市的总占地面积是9494Km2，耕地占了很大一部分,可以说没有农业和农村的现代化就不会有整个武汉市的现代化，所以在该地区建设中，需加强对农田的保护，防止农田流失，

4.3 合理利用土地

土地资源是我们人类生存的根本。通过对比两幅影像所计算出的各种指数，我们可以清楚地知道两年间武汉市6种主要景观的变化及发展趋势，能够给一个城市未来的发展规划提供很大地帮助，可以使各种土地资源被合理均衡地利用。

5.结束语

从上面对6个景观以多种景观指数进行分析可以看出，武汉的景观发生了很大变化，耕地、林地以及未利用地的面积在不断减少，水资源的面积保持稳定且形状趋于规律，而随着城市在不断开发建设，城乡工矿居民用地的面积在逐渐扩张。这符合现阶段城市发展的规律，但是同时要注意，在快速发展时要进行各个景观要素的合理规划，要注意保护自然环境，尤其要保持耕地和林地的面积，这对于人与自然和谐发展有着重要的意义。

参考文献：

【1】陈利顶,李秀珍,傅伯杰,肖笃宁,赵文武.中国景观生态学发展历程与未来研究重点[J].生态学报,2014(12).

【2】邬建国.景观生态学[M].高等教育出版社,2007.

【3】梁发超,刘诗苑,刘黎明.近30年厦门城市建设用地景观格局演变过程及驱动机制分析[J].经济地理,2015(11).

【4】陈利顶,孙然好,刘海莲.城市景观格局演变的生态环境效应研究进展[J].生态学报,2013(4).

【5】任平,洪步庭,刘寅,周介铭.基于RS与GIS的农村居民点空间变化特征与景观格局影响研究[J].生态学报,2014(12).